CC BY
32
© Л. Дэлгэрбат,
Н. Мэргэнбаатар, 2003
УДК 622.765
Л. Дэлгэрбат, Н. Мэргэнбаатар
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФЛОТАЦИИ
Исользуемые методы оценки эффективности методов автоматического регулирования предусматривают проведение сравнительных испытаний на полупромышленных установках непрерывного типа или непосредственно на объекте управления и выбор наилучшей по технико-экономическим показателям процесса. Такой путь оказывается весьма затратным, продолжительным и часто не позволяет получить однозначные результаты вследствие изменения условий эксперимента (свойств руды, параметров работы обогатительного оборудования и т.д.). Так же обстоит дело с выбором измерительного и дозирующего оборудования, выбором оптимального закона регулирования и определением его параметров. Решение задачи повышения эффективности управлением процессами флотации может быть осуществлено на основе математического моделирования и модель-ориентированного анализа [1, 2].
Задачей разработанного метода является сравнительная оценка эффективности методов, средств и законов для автоматического регулирования. Метод основан на использовании многоуровневой модели флотационного процесса.
Метод включает операции: выбора и введения в модель основных констант перерабатываемого сырья (возмущающих параметров); выбора реагентного режима флотации, параметров работы оборудования, схемы системы регулирования, номенклатуры и характеристик средств измерений, вида управляющего воздействия и функции-задатчика; расчета технико-экономических показателей флотации. Об эффективности метод и средств управления судят по изменению технико-экономических показателей флотации после ввода операции регулирования параметра технологического процесса.
Методика может быть подробно рассмотрена на примере системы стабилизации расхода пульпы в операцию коллективной медно-молибденовой флотации. Такая система позволяет стабилизировать процесс флотации и предотвратить снижение извлечения ценных компонентов при
Рис. 1. Зависимости критерия оптимизации коллективной флотации от коэффициента вариации расхода пульпы: КВн - коэффициент вариации в отсутствие регулирования; КВр - коэффициент вариации при автоматическом регулировании.
1 - первичные халькопиритовые руды; 2 - борнит-халькозин- молибде-нитовые руды; 3 - первичные пиритные руды; 4 - окисленные пиритные руды
уменьшении времени флотации и снижения качества концентратов при увеличении времени флотации.
Схема системы автоматического регулирования расхода пульпы предполагает наличие датчика величины потока, регулятора потока и резервную емкость, обеспечивающую демпфирование дисбаланса дебита пульпы.
Регулирование потока пульпы означает изменение констант входного сигнала модели, а именно уменьшение размаха функции ошибок (например амплитуды синусоидального сигнала).
На рис. 1. представлена расчетная зависимость критерия оптимизации от достигнутого среднеквадратичного отклонения потока пульпы от ожидаемого значения. Критерий оптимизации рассчитывался по формуле
Qc= Єси +^і(^Си -11,5)+К2Ємо (1)
где К - коэффициент пропорциональности между содержанием меди в товарном концентрате и извлечением в него меди; К2 - коэффициент пропорциональности между извлечением меди и молибдена, учитывающий стоимостной вклад металлов в товарной продукции; 11,7 - среднее содержание меди в коллективном концентрате.
При оценке эффективности более сложной системы оптимального регулирования, например расхода извести по показателям флотации, методика используется следующим образом. Схема системы автоматического оптимального регулирования расхода извести предполагает наличие датчика содержаний меди в питании и продуктах флотации, датчика и регулятора расхода извести.
Управление расходом извести предполагает функциональное регулирование величины рН пульпы и, соответственно, флотируемости минералов. В качестве закона управления для упрощения представления результатов использовался пропорциональный регулятор. Задающая функция имела следующий вид:
Коэффициент вариации,%
90 85
о
° 80 8 75
Ь
О
Ц 65 ф I-
Л 60
55 50
0 5 10 15
значение коэффициента К
Рис. 2. Влияние параметров регулирования на эффективность процесса флотации: 1 - при интервале регулирования 5 мин.; 2 - при интервале регулирования 10 мин.; 3 - при интервале регулирования 2,5 мин.
Рис. 3. Зависимость критерия оптимизации от погрешности измерений датчиков щелочности (1) и концентрации собирателя (2) при автоматическом регулировании соответственно расходов извести и собирателя в коллективную флотацию: Qco - значение критерия оптимизации без автоматического регулирования; КВ1 - граничное значение коэффициента вариации показаний датчика щелочности пульпы; КВ2 -граничное значение коэффициента вариации показаний датчика концентрации ксантогената
Рис. 4. Зависимости стоимости дополнительно реализуемой продукции при использовании САР, себестоимости анализа и условной прибыли от точности применяемых датчиков (коэффициента вариации измеряемого сигнала от истинного: значения): 1, 4 - стоимость дополнительно реализуемой продукции; 2 - себестоимость анализа; 3, 5
- условная прибыль; 1,3 - при переработке 10 тыс. т руды в сутки 4, 5 -при переработке 30 тыс. т руды в сутки;.
РИ = РИ-1 (1+ КАРеп) (2)
где РИ;.1 - расход извести в предыдущий цикл регулирования; Ареи - отклонение оптимального и измеренного содержания меди в концентрате; К - коэффициент усиления.
При правильном подборе параметров и учете наличия транспортного запаздывания, в конечном итоге, достигается стабилизация содержания меди в коллективном концентрате и определенное суммарное значение критерия оптимизации (1). На рис. 2 представлена полученная на разработанной модели зависимость эффективности управления (критерия оптимизации) от величины коэффициента К в задающей функции (2).
Используемая модель флотации была разработана для цикла коллективной медно-молибденовой флотации на 1 секции обогатительной фабрике ГОКа "Эрдэнэт".
Исходя из практики применения автоматического регулирования процессов флотации для сравнения были выделены следующие методы (табл. 1).
Точность средств аналитического контроля в разработанной модели задавалась путем наложения на измеряемый сигнал функции ошибок, выраженную в виде периодического сигнала, например, синусоидального типа. В этом случае функция ошибок в рассматриваемой модели представляет собой неконтролируемый возмущающий параметр, а сам измеряемый параметр - произведение истинного сигнала на возмущающий сигнал. Математическое выражение для входного сигнала модели (Хв), соответствующего "реальному" сигналу от датчика измеряемого параметра(Хи) имеет следующий вид
Хв = Хи Ff (2)
где Ff - возмущающая функция.
Вид возмущающий функции, по аналогии с другими возмущающими параметрами, может иметь вид синусоиды
Ff = 1 + К^т (2ж/К2)) (3)
где: Кь К2 - амплитуда и период функции ошибок; i - переменная модели.
Между величиной коэффициента вариации (КВ) и амплитудой функции ошибок (К1) существует математическая связь
КВ = К3 К (4)
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАГЕНТНОГО РЕЖИМА КОЛЛЕКТИВНОЙ МЕДНО-МОЛИБДЕНОВОЙ ФЛОТАЦИИ (С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОУРОВНЕВОЙ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ)
№ Регулируемый параметр Обозна- чение Контролируемый параметр Обозна- чение Задающая функция Макс.знач. критерия Qc
1 Расход извести РИ Расход твердого РТ РИ = К1*РТ 84,3
2 Расход извести РИ Щелочность рН ,4 ©° II Н р 85,9
3 Расход собирателя РС Расход твердого РТ РС =К2*РТ 84,1
4 Расход собирателя РС Концентрация собирателя КС КС= 2 мг/л 84,8
5 Расход вспени-вателя РВ Расход твердого РТ РВ = КЗ*РТ 83,5
6 Расход вспени-вателя РВ Концентрация вспенивателя КВ КВ = 10 мг/л 83,7
легко позволяющая задавать точность датчиков в качестве параметра модели.
На рис. 3 приведены зависимости критерия оптимизации от точности датчика измерения рН в системе автоматического регулирования расхода извести. С использованием разработанного метода можно определить граничную точность датчика (анализатора), используемого в системе автоматического регулирования. Как видно из рис. 3, при снижении точности анализатора эффективность управления снижается, и при определенном значении система становится просто неэффек-тивной. Метод применим для определения приемлемых средств контроля при их использовании в
системах автоматического регулирования исходя из их точности и стоимости. На рис. 4 представлены зависимости дополнительно реализованной продукции, стоимости анализа и приведенной прибыли от точности анализаторов.
Анализ результатов позволяет сделать вывод о том, что снижение мощности обогатительного оборудования уменьшает положительный эффект от использования автоматического регулирования процесса флотации, что обусловлено в первую очередь ростом удельных затрат на систему контроля на единицу производимой продукции. Другим выводом, следующим из результатов проведенного анализа, является то, что для высокопроизводительного оборудования целесообразно применение более точных методов и средств контроля технологического процесса, не смотря на повышение их стоимости.
Таким образом, применение системных исследований процесса флотации, основанных на применении многоуровневой физико-химической модели флотации, позволяет в короткие сроки и без значительных затрат осуществить сравнительный анализ и выбор методов и средств для автоматического контроля и регулирования, оптимизировать алгоритмы управления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Блатов И.А., Зеленская Л.В., Андреев Е.Е., Тихонов О.Н. Исследование процессов рудоподготовки и флотации с помощью компьютерного моделирования
// Горный вестник - 1999 - №2-3 с. 5862.
2. Ylinen R., Mieunen J., Molander M., Siliamaa E.R. Vision and model based conrol of floaion // Fuure rends in auomaion in
mineral and meal processing. - Preprins of
IFAC Workshop, Finland, 22-24 Augus 2000.
- IFAC, Copy-se Oy, Helsinki, 2000. - p.475-480.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Дэлгэрбат Л., Мэргэнбаатар Н. - СП «ЭРДЭНЭТ».
----------------------------------------------------------------------------------------------
ТРЕБОВАНИЯ К РУКОПИСЯМ, ПРЕДСТАВЛЯЕМЫМ ДЛЯ ОПУБЛИКОВАНИЯ —-----------------В ГОРНОМ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОМ БЮЛЛЕТЕНЕ---------------------------------
• Рукопись статьи представляется в одном экземпляре в напечатанном виде с приложением точной копии на дискете в редакторе Word.
• Иллюстрации к рукописям принимаются в виде черно-белых рисунков с размерами листа не более 24x30 см. Фотографии не публикуются.
• К публикации не принимаются цветные иллюстрации и рисунки с полутоновой заливкой.
• На первой странице рукописи проставляется УДК.
• Статья должна быть подписана авторами, сведения о которых (полное название места работы с указанием почтового адреса, ученая степень и звание) приводятся в конце рукописи. В случае отсутствия сведений редакция вынуждена печатать сокращенные данные об авторе.
